基于多代理和ZigBee的风光分布式发电独立微网协调控制研究

为了解决单一风力发电、太阳能光伏发电等可再生能源发电系统容量小、供电可靠性不强的缺点，本项目将地理位置邻近的风力发电、太阳能光伏发电等多种分布式发电单元组成独立微网进行研究。微网采用交直流混合的拓扑结构，方便接纳各种形式的微电源并网；对并网逆变器进行均流控制，结合ZigBee无线通信技术与多代理技术，实现微网系统的即插即用功能；采用铅酸蓄电池和超级电容器组成的复合储能方式，由超级电容器承担瞬间负荷波动，由蓄电池承担较大周期的负荷波动，对储能装置进行合理地充放电控制，延长其使用寿命，降低系统成本；应用有限状态机方法对微网中各组成部分进行能量管理协调控制，以负荷跟踪为目标，以储能装置充放电状态为约束条件，优化系统运行。通过上述研究，构建适合可再生能源发电的独立运行微网系统，为增强风光分布式发电的适应环境能力和市场竞争力提供理论和实验基础。

项目的背景.本项目将地理位置邻近的风力发电、太阳能光伏发电等多种分布式发电单元组成独立微网进行研究，解决单一小型风力发电、太阳能光伏发电等可再生能源发电系统容量小、供电可靠性不强的缺点，增强风光分布式发电的适应环境能力和市场竞争力。.主要研究内容.1.系统协调控制。研究负荷优化分配以及能量平衡控制方式，增加系统可靠性，降低发电成本。.2.逆变器控制。利用ZigBee无线通信实现分布式发电单元无缝接入微网的方式，提高微网运行的可靠性及易维护性。.3.复合储能控制。研究铅酸蓄电池和超级电容器组成的混合储能装置动态特性，探索合理的充放电方式，实现储能系统的最佳性能。.重要结果.1．提出一种对蓄电池采用变电流快速充电控制，结合电流补偿回差电压放电控制的充放电方法。.2．提出使用小波分解从风力发电及光伏发电功率信号中提取信号进行超级电容器和蓄电池的控制的方法。.3．提出利用多代理建立了独立微网调度管理的体系结构，编制各相关代理间合作协议。结合JADE平台与Simlink平台进行多代理和微网系统的联合仿真，用MACSim软件实现JADE与Simulink两个平台之间的信息互通。.4．将工控机与ZigBee无线通信结合共同组建微网监控系统，用组态软件MCGS进行微网监控。.5．提出用有限状态机实现风光互补发电离散逻辑控制的方法，按照储能单元状态协调控制风力发电和光伏发电。.6．提出用遗传算法优化BP神经网络进行单相正弦波逆变器控制的方法，避免BP神经网络落入局部最优点。.7．提出将下垂控制与神经网络结合对并网逆变器进行均流控制，用模糊PID控制实现微网并网与孤岛运行之间无缝切换。.8.提出ZigBee无线通信与多代理结合对风光分布式发电独立微网进行协调控制。在ZigBee无线通信中用“虚拟物理地址”方法进行微网各单元地址唯一性识别。.9.提出一种风光互补发电系统优化配置方法，考虑风速和光照相关性，以改进和声搜索算法对目标函数优化,采用二次优化得到满足约束条件的结果。.关键数据及其科学意义.本项目结合ZigBee无线通信与多代理对风光分布式发电独立微网能量管理进行协调控制，通过虚拟物理地址进行ZigBee通信中地址唯一性识别、利用JADE开发多代理能量管理协调控制协议、结合小波分解和变电流快速充电进行储能控制。